杂化工艺对聚甲醛(POM)复合材料机械和热性能的影响——基于生物碳/玄武岩纤维(BC/BF)可持续增强体系

摘要整理

本研究评估了采用生物碳/玄武岩纤维混杂增强体系(BC/BF)的聚甲醛(POM)基复合材料的性能。生物碳颗粒的应用旨在用完全生物基材料替代矿物填料(碳酸钙、滑石粉)，而玄武岩纤维可作为玻纤的替代品。所有材料的填料含量均为20%，差异在于BC/BF的质量比例。制备了(25/75)、(50/50)和(75/25)三种杂化比例的样品，同时制备了参考样品(POM BC20%和POM BF20%)。通过注射成型工艺制备的样品进行了详细的机械性能分析(静态拉伸和夏比冲击试验)、热机械特性测试(动态热机械分析-DMTA、热变形温度-HDT)以及热学和流变性能表征(DSC、旋转流变仪测试)。采用微计算机断层扫描(μCT)评估纤维在材料结构中的分布。研究结果表明，即使添加较大比例的BC颗粒也不会导致材料过度脆化，所有杂化样品的伸长率和冲击强度与参考样品POM BF20%相近。拉伸模量和强度值与BF纤维含量的增加呈正相关。热机械分析(DMTA、HDT)表明所有杂化样品具有相似的耐热性，其结果与POM BF20样品的数值相当。该研究验证了BC/BF杂化增强体系在可持续复合材料开发中的可行性。

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